56F8013程序Flash的在線可編程特性及應(yīng)用

　　摘要: 基于數(shù)字信號(hào)控制器56F8013內(nèi)部程序Flash在線可編程特點(diǎn)編寫具有在應(yīng)用可編程(In-Application Programm)功能的程序可以方便嵌入式軟件開發(fā)。本文在介紹56F8013的Flash編程方法的基礎(chǔ)之上，描述一種它的自舉程序(Bootloader)實(shí)現(xiàn)方法。該方法應(yīng)用在智能汽車競(jìng)賽直立車?？刂葡到y(tǒng)開發(fā)過程中，加快了車模現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的過程。該方法原理同樣適應(yīng)于飛思卡爾公司數(shù)字信號(hào)控制器系列其它單片機(jī)開發(fā)。

　　智能汽車競(jìng)賽要求必須采用飛思卡爾公司的微控制器作為控制單元的核心芯片，數(shù)字信號(hào)控制器(DSC)系列具有運(yùn)算速度快、功耗低、外圍設(shè)備豐富等特點(diǎn)，非常適合智能汽車競(jìng)賽車模控制。在競(jìng)賽秘書處提供的直立車模控制參考方案中就采用了DSC56F8013芯片組成控制核心電路[1]。該芯片不僅內(nèi)部硬件資源可以滿足車?？刂埔螅宜能浖_發(fā)環(huán)境Codewarrior中的PE(Processor Expert)可以自動(dòng)生成芯片中各硬件模塊的接口代碼，使得開發(fā)者只需關(guān)注應(yīng)用軟件的開發(fā)，這樣便可以提高軟件的開發(fā)效率和準(zhǔn)確性。

　　在DSC56F8013的程序開發(fā)和調(diào)試中，可以使用專用的JTEG調(diào)試工具，這種方式在車?？刂葡到y(tǒng)開發(fā)中具有一定缺點(diǎn)。車?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中，單片機(jī)的代碼和參數(shù)需要頻繁的進(jìn)行更新，使用JTEG調(diào)試工具，調(diào)試接頭的引線很多，插拔接頭不便。特別是無法在車模運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)部程序控制參數(shù)。

　　近些年來一種在應(yīng)用編程(IAP，In Application Program)技術(shù)廣泛應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)中。IAP技術(shù)就是利用單片機(jī)系統(tǒng)已有的通信硬件接口，單片機(jī)應(yīng)用軟件通過這些接口與上位計(jì)算機(jī)通訊，接受新的單片機(jī)程序并重新燒寫在單片機(jī)的Flash中。通過這種程序下載和運(yùn)行監(jiān)控的方式完成軟件的開發(fā)與升級(jí)。這種方式無法達(dá)到專業(yè)JTEG開發(fā)工具的程序單步跟蹤調(diào)試的功能，但可以借助于單片機(jī)的通信接口或者其它顯示界面將軟件運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行顯示，幫助分析軟件運(yùn)行的狀態(tài)。特別是在單片機(jī)底層硬件模塊的接口軟件都已經(jīng)有PE自動(dòng)生成，應(yīng)用層軟件都是用C語(yǔ)言開發(fā)，所以通常不需要進(jìn)行軟件的但不跟蹤調(diào)試。因此基于IAP 進(jìn)行軟件開發(fā)可以滿足一般嵌入式軟件開發(fā)的要求。

　　利用IAP開發(fā)軟件需要滿足兩個(gè)條件：第一個(gè)是單片機(jī)內(nèi)部Flash必須可以通過自身應(yīng)用程序進(jìn)行更新;第二個(gè)是在應(yīng)用軟件中包含一個(gè)專門的程序自舉模塊(Bootloader)完成程序的下載。Bootloader模塊位于Flash的固定位置，它的程序代碼不需要進(jìn)行更新。單片機(jī)應(yīng)用軟件在特定的觸發(fā)條件下可以進(jìn)入該模塊執(zhí)行命令，專門進(jìn)行更新單片機(jī)軟件。本文將介紹56F8013單片機(jī)的內(nèi)部Flash的編程功能以及基于此實(shí)現(xiàn)Bootloader的功能，也可利用對(duì)Flash編程特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)控制軟件參數(shù)的存儲(chǔ)和更新功能。

　　56F8013內(nèi)部FLASH編程

　　56F8013是一款32管腳LQFP封裝的DSC芯片[2]，內(nèi)部資源包括有：運(yùn)行頻率32MHz的DSP和MCU功能統(tǒng)一的內(nèi)核，16KB可編程Flash，4KBRAM， 串行接口UART，SPI，I2C各一個(gè)，此外還包含有PWM，ADC，TIMER以及片上時(shí)鐘電路。這些豐富的資源以及低廉的價(jià)格使得它在工業(yè)、醫(yī)消費(fèi)類產(chǎn)品方面得到了廣泛的應(yīng)用。特別是它內(nèi)部Flash可以由程序編程，這為它實(shí)現(xiàn)IAP功能提供了基礎(chǔ)。

　　56F8013內(nèi)部的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間分布如下圖所示：　　

 

　　其中2KB的RAM可以同時(shí)在程序和數(shù)據(jù)兩個(gè)空間訪問，程序指令可以通過數(shù)據(jù)拷貝傳送到RAM中執(zhí)行，這一特點(diǎn)對(duì)于Flash編程的指令特別重要，因?yàn)樗鼈冃枰赗AM執(zhí)行。對(duì)于56F8013內(nèi)部Flash編程是通過三個(gè)Flash模塊寄存器編程來完成的，它是分別是Flash編程命令寄存器、控制寄存器以及狀態(tài)寄存器。用戶不必深入了解如何通過這些寄存器完成對(duì)Flash編程的過程，只要通過開發(fā)集成環(huán)境中的PE可以方便的生成對(duì)Flash編程的函數(shù)。下圖顯示了使用PE增加CPU內(nèi)部外設(shè)中的Memory中IntFlash組件的界面。